LENTES GRAVITACIONAIS

ESA/Hubble & NASA 

Quando astrônomos observam galáxias longínquas, pode ocorrer a formação de múltiplas imagens de uma determinada galáxia. O efeito de formação de imagens múltiplas é decorrente do fenômeno de Lentes Gravitacionais, previsto pelo físico russo Orest Chwolson em 1924. No entanto, o fenômeno ganhou impulso após a publicação de um artigo de Albert Einstein em 1930. 

O Que São As Lentes Gravitacionais?

Lente gravitacional é um efeito óptico que ocorre devido à distorção gravitacional do espaço-tempo por objetos cósmicos bastantes massivos localizados entre um observador e o objeto observado. Como se sabe, a Relatividade Geral prevê que corpos muito massivos, como o Sol, distorcem o espaço-tempo quadridimensional. Quando a luz passa próximo de tais corpos, ela é levemente desviada. Notadamente, a deflexão da luz pelo campo gravitacional é uma das grandes previsões da Relatividade Geral e também um dos testes clássicos da teoria gravitacional de Einstein. A comprovação experimental do efeito de deflexão da luz deu-se em 1919 a partir de um Eclipse Solar, observado por uma equipe de astrônomos ingleses, sob a chefia de Arthur Eddington, em Sobral no Ceará e na Ilha de Príncipe na África.

Primeira Detecção

A primeira detecção do efeito de lentes gravitacionais foi realizada por Dennis Walsh, Robert Caswell e Ray Weymann em 1979 ao observarem imagens duplas de um quasar distante, que sofreu lenteamento de uma galáxia bastante massiva.

Lentes Gravitacionais Fortes

Quando há um alinhamento perfeito entre observador, a fonte emissora de luz e a lente, diz-se que ocorre lenteamento gravitacional forte, no qual podem formar os chamados anéis de Chwolson-Einstein, arcos ou múltiplas imagens.

ESA/Hubble & NASA 

Os arcos formam-se devido à distorção da imagem de uma galáxia que sofreu lenteamento forte, enquanto os anéis de Chwolson-Einstein formam-se quando um fonte de luz pontual e uma lente gravitacional estão alinhados. Como consequência do alinhamento, uma imagem de um círculo é formada com grande aumento.

ESA/Hubble & NASA 

A cruz de Einstein é extremamente rara de observar e uma das mais belas imagens formadas pelas lentes gravitacionais fortes. Na imagem acima, observa-se quatro imagens de um quasar distante que se formam quando uma galáxia desvia os raios luminosos emitidos pelo objeto cósmico quase-estelar.

Lentes Gravitacionais Fracas

A ocorrência de lentes gravitacionais fracas ocasiona pequenas distorções e diminuição do brilho da fonte. Decorrendo do alinhamento imperfeito entre observador, a lente e a fonte, as lentes gravitacionais fracas provocam uma pequena magnificação do brilho do objeto observado.

Lentes Gravitacionais na Astrofísica e Cosmologia

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Uma das principais ferramentas para medir as massas de galáxias é o lenteamento gravitacional, já que pode ser usada como uma "balança" para quantificar tanto a matéria bariônica como a matéria escura. Sua importância consiste na sensibilidade na medida de matéria total contida numa galáxia, uma vez que a partir do mapeamento da matéria visível, é possível inferir a quantidade de matéria escura. Vale ainda destacar que as lentes gravitacionais - que servem como "lupas cósmicas" - são ferramentas poderosas para astrônomos e astrofísicos na procura por galáxias distantes e exoplanetas. Na cosmologia, as lentes gravitacionais são úteis, por exemplo, na determinação da constante de Hubble, que representa a taxa na qual o Universo está se expandindo.

Referências

[1] The Marvel of Gravitational Lensing.

[2] What is Gravitational Lensing?

[3] Lupas Cósmicas.

[4] O Universo Visto pelas Lentes Gravitacionais.

[5] A Brief History of Gravitational Lensing.